способ дезактивации металлов и сплавов с поверхностным радиоактивным загрязнением

Формула изобретения

1. Способ дезактиввации металлов и сплавов с поверхностным радиоактивным загрязнением, включающий нагрев до образования слоя продуктов коррозии, охлаждение и удаление продуктов коррозии, отличающийся тем, что на дезактивируемую поверхность предварительно наносят галогениды металлов, образующие эвтектику, а нагрев производят до температуры, превышающей температуру эвтектики.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве галогенидов металлов применяют хлорид натрия и дихлорид кальция.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве галогенидов металлов применяют хлориды натрия, калия и дихлорид кальция.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве галогенидов металлов применяют хлориды натрия, калия и лития.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что галогениды металлов перед нанесением на дезактивируемую поверхность измельчают до фракции не более 0,1 мм.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что дизактивируемую поверхность перед нанесением галогенидов металлов смачивают продуктом нефтеперегонки.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что в качестве продукта нефтеперегонки применяют машинное масло.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии обработки металлических материалов с поверхностным радиоактивным заражением и может быть использовано для дезактивации, в частности, нержавеющих жаропрочных сталей и сплавов.

Известен способ [1] в котором дезактивация радиоактивных металлических изделий производится с применением облучения лазером, при котором происходит удаление тонкого оксидного поверхностного слоя. Способ отличается невысокой производительностью и трудоемок для дезактивации деталей сложной формы.

Наиболее близким к заявляемому является способ [2] включающий нагрев до образования оксидного слоя, охлаждение и последующую механическую или вибрационную обработку. Однако, поскольку в атомной энергетике применяются обычно коррозионно-стойкие, жаропрочные стали, осуществление дезактивации таких материалов связано с созданием высоких температур (около 1000^оС), что приводит к значительным энергозатратам, а также способствует выходу ряда радионуклидов с поверхности металла в газовую фазу (например, цезий, цинк, сурьма и т.д.). Эксперименты показывают, что выход легколетучих радионуклидов в газовую фазу при 500^оС составляет 35% а при 900^оС 93% Последнее обстоятельство требует дополнительных затрат на установку газовых фильтров и очистку технологического оборудования от сконденсировавшихся аэрозолей.

Поставленная задача решается тем, что дезактивацию металлов и сплавов, включающую нагрев до образования слоя продуктов коррозии, охлаждение и удаление продуктов коррозии, проводят следующим образом. На дезактивируемую поверхность предварительно наносят галогениды металлов, образующие эвтектику, а нагрев ведут до температуры, превышающей температуру эвтектики, которая, очевидно, ниже температур плавления отдельных галогенидов. При этом в качестве галогенидов металлов могут быть применены хлорид натрия и дихлорид кальция (температура эвтектики 500^оС), хлориды натрия, калия и дихлорид кальция (температура эвтектики 465^оС), хлориды натрия, калия и лития (температуру эвтектики 346^оС), котоpые перед нанесением на дезактивируемую поверхность, измельчают до фракции не более 0,1 мм, наносят на металл совместно с продуктами нефтеперегонки, например с маслом машинным. Возможно приготовление сплава галогенидов перед их измельчением.

Цель изобретения снижение температуры проведения процесса дезактивации.

Смесь галогенидов металлов, нанесенная на очищаемую поверхность и нагретая до температуры выше эвтектики, образует на поверхности металла расплав, что обеспечивает интенсивное протекание коррозионных процессов, использование продукта нефтеперегонки позволяет облегчить нанесение смеси на очищаемую поверхность. При нагреве продукт нефтеперегонки создает пленку, препятствующую выходу радионуклидов в газовую фазу при температурах ниже эвтектической.

Способ осуществляют следующим образом.

Соли галогенидов либо измельчают отдельно и смешивают порошки, либо сплавляют, а затем измельчают сплав солей. Полученный таким образом порошок наносят распылением на поверхность загрязненного металла, предварительно покрытого слоем продукта нефтеперегонки. Расход порошка составляет 0,1-0,5 кг/м². Затем изделие нагревают до температуры, позволяющей расплавить соли галогенидов, основной металл при этом остается в твердом состоянии. Изделие выдерживают при данной температуре определенное время, зависящее от степени загрязнения и способности материала противостоять коррозии. Затем изделие охлаждают, а продукты коррозии, содержащие радионуклиды, удаляют одним из известных методов, например при помощи вибрационной обработки.

На чертеже приведены данные анализа образца из стали Х18Н10Т с поверхностным загрязнением радионуклидами цезия и кобальта, где кривая 1 спектр гамма-излучения поверхности образца до обработки, кривая 2 спектр излучений после коррозионной обработки, а кривая 3 спектр излучений образца после удаления продуктов коррозии. На кривых 1 и 2 видны характерные пики (для кобальта-60 Е_мах 1,35 МЭВ, для цезия-137 E_маx 0,8 МЭВ). Проведенные измерения активности образца показали, что в результате коррозионной обработки часть радионуклидов цезия (менее 10%) перешла в газовую фазу, что отразилось на снижении пика цезия на втором графике. Радионуклиды кобальта малолетучи, поэтому кривая 2 в "кобальтовой" области практически повторяет кривую 1. Измерения, проведенные после удаления продуктов коррозии, показали, что активность стали находится на уровне фоновых значений (кривая 3).

Использование изобретения позволит снизить температуру проведения коррозионной дезактивации и, следовательно, предотвратить выход радионуклидов в газовую фазу, а также снизить энергозатраты.